[发明专利]轴类零件外圆圆度确定性修形方法

说明书

本发明公开了一种轴类零件外圆圆度确定性修形方法，包括：测量待加工轴类零件表面的圆度误差；对测量数据进行滤波处理；对处理后的测量数据计算得到被加工面形的截止频率和形貌特征；利用去除函数生成算法生成对应的仿真去除函数；利用仿真去除函数进行仿真加工并验证效果直到圆度误差达到要求；在与待加工轴类零件相同材料和直径的柱面上进行加工并获取实际去除函数；利用实际去除函数进行仿真加工直到圆度误差达到要求；将仿真加工软件生成的数控代码导入数控系统，利用确定性砂带研抛机床对待加工轴类零件进行加工。本发明对被加工面形最优处理并量身定做去除函数，可以提高修形效率和修形精度。

技术领域

本发明涉及轴类零件外圆表面的超精密加工领域，尤其涉及一种轴类零件外圆圆度确定性修形方法。

背景技术

航天工业、精密光学、精密仪器、医疗机械等领域的高速发展都需要超精密加工技术的支持。作为超精密加工最重要、最基本的加工设备，超精密机床的需求越来越大。气浮主轴作为超精密机床核心部件之一，具有摩擦阻力小、回转精度高、振动噪音小等优势，在超精密加工和测量领域得到了广泛应用。目前的气浮主轴回转精度可达15～25nm，主轴的轴芯和轴颈处的圆度误差和圆柱度误差是影响主轴回转精度的主要因素。因此，降低主轴加工的圆度误差和圆柱度误差对于提高超精密机床主轴的回转精度非常关键。以Precitech公司超精密车床中的SP150芯轴为例，其芯轴的圆度误差在0.1μm级别，圆柱度误差在1μm级别。

目前超高精度轴类零件的加工工艺一般由车削、磨削和手工研磨抛光几个工序组成，其中穿插有各类表面处理。当前主要的机械加工方式都遵循“母性原则”，如要进一步提升轴芯的制造精度，对传统的机床零部件精度要求太高，往往只能通过手工研磨实现。手工研磨是非确定性加工，每一次研磨的去除量都高度依赖于工人的加工经验，加工效率低。将平面和自由曲面确定性修形理论引入到轴类零件修形中，采用砂带振动磨削的方式进行材料去除，通过数控系统控制表面每一个位置的驻留时间实现该位置的定量去除，确定性修正轴类工件的轮廓形状，已经实现了最佳0.25μm圆度的自动化确定性修形，水平可达国产高精密外圆磨床精度。但是由于轴的误差评价方式和传统平面与自由曲面有所不同，去除函数的生成机理也与其他确定性修形去除函数不同。上述轴类零件确定性修形理论还未对面形误差处理方法提供依据，未对砂带研抛去除函数的生成机理和调控手段进行研究，未能实现0.1μm级别的超高精度圆度修形。因此需要在现有的修形方法上进行修改和完善。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种轴类零件外圆圆度确定性修形方法，实现0.1μm级别的超高精度圆度修形。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种轴类零件外圆圆度确定性修形方法，基于修形能力分析控制进行外圆圆度确定性修形包括以下步骤：

1)通过圆柱度仪测量得到待加工轴类零件表面的多截面圆度误差数据；

2)对各圆度误差数据进行形貌特征提取和滤波特征曲线绘制，结合设计要求仿真得到最佳滤波参数的范围T；

3)利用滤波参数的范围T对各圆度误差数据进行滤波处理；

4)对滤波处理后的各圆度误差数据计算得到被加工面形的截止频率和形貌特征；

5)针对被加工面形的截止频率和形貌特征利用去除函数生成算法生成对应的仿真去除函数；

6)利用仿真去除函数进行仿真加工并验证效果，若圆度误差达到要求，进入步骤7)，若圆度误差未达到要求，返回步骤5)；

7)利用去除函数生成算法的加工参数在与待加工轴类零件相同材料和直径的柱面上进行加工，加工后使用圆柱度仪对加工后的表面进行检测，将被加工过区域的测量数据导出并获取实际去除函数；